Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Spray trykte krystaller for å bevege seg videre organiske elektroniske applikasjoner

Anonim

Ny teknologi kan revolusjonere trykt elektronikk ved å muliggjøre høykvalitets halvledende molekylære krystaller for å bli direkte sprøytetett på en hvilken som helst overflate.

annonse


Universitetet i Surrey og Nasjonalt Fysisk Laboratoriums forskning gjør det mulig å konvertere organiske halvledende blekk til isolerte krystaller gjennom en skalerbar prosess, egnet for et bredt spekter av molekyler.

Forskningen har en direkte innvirkning på trykte elektroniske applikasjoner for fleksible kretser, avanserte fotodetektorarrayer, kjemiske og biologiske sensorer, robottekselsensorer, røntgen-medisinske detektorer, lysemitterende transistorer og dioder og miniatyrlasere.

Har tiden kommet for å erstatte tradisjonelt brukt silisium med utskrivbare organiske halvlederblekker? Universitetet i Surrey-forskerne tror det, spesielt for fremtidig elektronikk som må være fleksibel, lett, brukbar og billig.

Halvledere av enkeltkrystall, som silisium, har vært i forkant av vitenskapelig interesse i mer enn 70 år, og tjente som ryggrad av elektroniske enheter. Uorganiske enkle krystaller blir typisk vokst fra en smelte ved svært høye temperaturer, i spesielle kamre fylt med inert gass, ved bruk av tidkrevende og energiintensive prosesser. En ny klasse krystallinske materialer, kalt organiske halvledere, kan også dyrkes som enkle krystaller, men på en svært annen måte, ved å bruke løsningsbaserte metoder ved romtemperatur i luft, åpner muligheten for storskala produksjon av billig elektronikk, rettet mot mange applikasjoner som spenner fra felt effekt transistorer og lysemitterende dioder til medisinske røntgen detektorer og miniatyr lasere.

Ny forskning, publisert i dag i Nature Communications, utført av et team av forskere fra University of Surrey og National Physical Laboratory, demonstrerer for første gang en billig, skalerbar sprøyteprosess for å fremstille isolerte organiske enkeltkrystaller av høy kvalitet. Metoden er egnet for et bredt spekter av halvledende små molekyler, som kan oppløses i løsemidler for å lage halvledende blekk, og deretter deponeres på stort sett hvilket som helst underlag. Nøkkelfaktoren er å kombinere fordelene med antisolventkrystallisering og løsningsskjæring. Krystallerens størrelse, form og orientering styres da av sprøytevinkelen og avstanden til substratet, som styrer dråpens påvirkning på antisolventens overflate. Disse krystallene er strukturer av høy kvalitet, som bekreftet av en kombinasjon av karakteriseringsteknikker, inkludert polarisert optisk og skanningelektronmikroskopi, røntgendiffraksjon, polarisert Raman-spektroskopi og felt-effekt transistor tester.

"Denne metoden er en kraftig, ny tilnærming for produksjon av organiske halvlederkrystaller og styring av form og dimensjoner, " sa Dr Maxim Shkunov fra Advanced Technology Institute ved University of Surrey.

"Hvis vi ser på silisium, tar det nesten 15000C å dyrke krystallene i halvlederkvalitet, mens stålskjeer smelter ved denne temperaturen, og det vil hente en veldig kraftig elektrisk regning for bare 1 kg silisium, det samme som for kjøring av en tekanne for over 2 dager uten stopp. Og så må du kutte og polere disse silisiumboules i wafers.

"Vi kan lage enkle krystaller på en mye enklere måte, helt ved romtemperatur, med en £ 5 kunstpistol. Med en ny klasse av organiske halvledere basert på karbonatomer, kan vi spray-coat organisk blekk på noe og få mer eller mer mindre riktig størrelse på krystaller for våre enheter med en gang. "

Dr. Maxim Shkunov, hovedforfatter av undersøkelsen, fortsatte: "Tricket er å dekke overflaten med et ikke-løsningsmiddel, slik at halvledermolekylene flyter på toppen og selvmonterer i svært bestilte krystaller. Vi kan også slå silisium ved å bruke lysemitterende molekyler for å lage lasere, for eksempel - noe du ikke kan gjøre med tradisjonell silisium. Denne vekstmetoden for molekylære krystaller åpner fantastiske muligheter for utskrivbar organisk elektronikk. "

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av University of Surrey . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Sebastian Wood, Grigorios-Panagiotis Rigas, Alina Zoladek-Lemanczyk, James C. Blakesley, Stamatis Georgakopoulos, Marta Mas-Torrent, Maxim Shkunov, Fernando A. Castro. Nøyaktig karakterisering av molekylær orientering i en enkelt krystallfelt-effekt-transistor ved bruk av polarisert Raman-spektroskopi . Vitenskapelige rapporter, 2016; 6: 33057 DOI: 10, 1038 / srep33057